利用电化学技术处理含油污泥

王晓玉 葛树生

大庆油田设计院

利用电化学技术处理含油污泥

王晓玉 葛树生

大庆油田设计院

利用电化学技术处理油田含油污泥具有成本低、操作简单、环境友好的优势。利用电化学模型处理油田含油污泥，测定模型内的石油类含量等指标，考察反应时间、电压、电流参数对含油污泥降解的影响，以确定电解最佳参数。本试验用原油、水和泥沙模拟含油污泥，所用的固态物质为研磨后的较细致泥土。试验选取65 V作为电解电压；最优电流为150m A；最优降解时间为150 h。

含油污泥；电化学；石油降解；试验

利用电化学技术处理油田含油污泥具有成本低、操作简单、环境友好的优势。利用电化学模型处理油田含油污泥，测定模型内的石油类含量等指标，考察反应时间、电压、电流参数对含油污泥降解的影响，以确定电解最佳参数。

电化学技术处理含油污泥是将电极插入含油污泥并通入直流电，借助于电子迁移、电泳等联合作用，含油污泥中的水分和烃类在外加电场的作用下发生定向迁移并且在阴极附近累积，固相组分向阳极方向移动，从而实现相分离，回收水分、烃类和固相组分。

本试验用原油、水和泥沙模拟含油污泥，所用的固态物质为研磨后的较细致泥土。试验条件为常温常压，污泥pH值为9.0。模拟含油污泥各组分的比重为原油0.1%、水65.0%、固态物质34.9%（质量分数）。

电解参数对含油污泥降解的影响如下：

（1）槽电压对降解石油类的影响。在电化学反应的诸多影响因素中，电压的取值范围是关键，它决定了电极是否发生反应、反应类型和反应速率。试验阳极采用Ti/RuO2—IrO2，不锈钢阴极，电极面积10 cm2，极间距1.5 cm。从试验结果可看到，污泥中石油类的去除率为处理500 h时的数值，电压为0～36V时，电流基本为零；当外电压大于36 V后，电流才开始上升，电压与电流呈非线性关系。在本试验条件下，对于处理污泥中石油类而言，电解电压应大于36V，考虑到反应速率和能耗，可取电解电压在50～100 V范围内，但100 V左右的电压可达到并超过几乎所有有机物的过电势而发生电化学反应，因此试验最终选取65V作为降解电压。

（2）电流对降解效果的影响。对处理150、200 h时的模拟含油污泥在不同电流条件下石油类含量和能耗的影响情况分析如下：随着电流的逐步增大，处理效果越来越好，但是能耗也越来越大。同时，处理时间加长，能耗的上升幅度要比石油类的降解幅度大。在本试验中，150mA的电流对应的电流密度仅为15mA/cm2，此时已经达到了很好的降解效果，处理150 h时模拟污泥的石油类含量由1 105.9 mg/L降为575.1 mg/L，能耗为2.46× 10-3kW·h。使用电化学方法处理污泥时，电流没有必要太高：一方面，过大的电流使得副反应竞争加剧；另一方面，通过功率增加而提升极间温度对于提高降解率效果并不好。对于降解含油污泥而言，150mA的电流，可取得比较好的电化学降解效果，只是相应的处理时间会长些。

（3）电解时间的影响。在实验室温度下，电流为150mA和初始石油类含量为1 000mg/L的条件下，测试300 h内石油类含量随电解时间的变化情况。随着电化学反应的进行，石油类含量随着电解时间的增长逐渐降低。原样中石油类的含量为1 007.62mg/L、电解150 h时，测得石油类的含量为516.03 mg/L，此时石油类的去除率已达到48.8%；电解300h时，测得石油类含量为501.27mg/L，此时石油类的去除率达到50.3%。从对石油类的去除效果来看，电化学方法降解含石油类模拟污泥的效果非常好，电解能够进一步使有机物解聚，并进一步反应生成CO2和H2O。另外，随着反应的进行，石油类的浓度逐渐降低，降解率增加的幅度减小，能耗增大。所以，结合能耗考虑，试验将处理时间定为150 h。

综上所述，通过模拟试验，最终确定电解最佳参数如下：选取65 V作为电解电压；最优电流为150mA；最优降解时间为150 h。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.039